趙宇中，趙海兵，吳國(guó)坪，郭 云

（1.貴州民族大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng)550025；2.貴州師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng)550001；3.貴陽(yáng)市兩湖一庫(kù)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，貴州 貴陽(yáng)551400）

1 引言

汞是一種劇毒的微量重金屬，是目前造成水體污染的一類有毒物質(zhì)，引起越來(lái)越廣泛的關(guān)注［1，2］。在水生生態(tài)系統(tǒng)中，汞在水體中的含量很低，但可以通過水生生物食物的攝取、吸附、吸收等途徑進(jìn)入生物體內(nèi)進(jìn)行富集，最終通過水產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到人體內(nèi)，損害細(xì)胞內(nèi)酶系統(tǒng)蛋白質(zhì)巰基，損傷人體的神經(jīng)系統(tǒng)以及引起胎兒發(fā)育畸形、降低人體素質(zhì)等多方面、多層次的后果，嚴(yán)重危害人類的健康［3］。

花溪河位于喀斯特地區(qū)的貴陽(yáng)市郊，貫穿有“云貴高原明珠”美譽(yù)的花溪風(fēng)景區(qū)，該河流水質(zhì)清澈，水生植物豐富，保持較好的水生生態(tài)［4］。2009年12月4日，以花溪河十里河灘為主體的濕地公園被國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部批準(zhǔn)為國(guó)家級(jí)城市濕地公園。花溪河不僅是貴陽(yáng)市的風(fēng)景名勝區(qū)，也是貴陽(yáng)市重要的生活飲用水源地和農(nóng)業(yè)灌溉用水源。由于旅游經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城鎮(zhèn)規(guī)模的擴(kuò)大，如何防治水體污染和保護(hù)環(huán)境成為重要的關(guān)注點(diǎn)。

本研究以花溪景區(qū)的花溪河段的水體為研究對(duì)象。對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)中不同介質(zhì)（水、底泥、水生生物）的重金屬汞的分布、遷移進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)查研究，以期對(duì)花溪河水重金屬汞污染的情況有所了解，為花溪河水質(zhì)的改善提供基礎(chǔ)性的科學(xué)依據(jù)，以更好地保護(hù)花溪河，發(fā)揮濕地的生態(tài)保護(hù)功能。

2 材料與方法

2.1 樣品采集

2011年5月，在花溪河花溪景區(qū)河段從上游往下，依次設(shè)置花溪水庫(kù)、平橋、牛角島、董家堰、中曹司5個(gè)取樣點(diǎn)（圖1）。采樣點(diǎn)情況如下：花溪水庫(kù)至平橋段有生活飲用水水源取水口；牛角島附近為城鎮(zhèn)生活區(qū)；牛角島至董家堰河段建有人工濕地系統(tǒng)；中曹司為花溪十里河灘末端。不同介質(zhì)選取水體、底泥、水生植物、水生動(dòng)物4種介質(zhì)。水樣采集于水體表面下0.5m處，底泥采用抓斗式采樣器進(jìn)行采集。水生植物選取花溪河水生植物群落中優(yōu)勢(shì)種——苦草［5］（Vallisneriaspiralis）為研究對(duì)象。水生動(dòng)物采集花溪河水中常見的鯽魚種［6］（Carassiusauratus）為研究對(duì)象。

2.2 樣品的制備與分析

水樣：取80mL水樣于100mL容量瓶中，加入5mL優(yōu)級(jí)純濃硝酸，用去離子水定容至100mL，用AF－640A型原子熒光光譜儀測(cè)定總汞含量［7，8］；底泥、苦草：將剛采集的淤泥、苦草剔除動(dòng)植物殘?bào)w、碎石等雜質(zhì)，自然風(fēng)干、研磨。將稱取好的樣品加入王水消解液后消解35min，用（1＋95）的鹽酸溶液轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶，搖勻，放置澄清后，用DMA－80自動(dòng)測(cè)汞儀進(jìn)行測(cè)定［9］；鯽魚樣：將剛采集來(lái)的鯽魚樣去鱗、去皮，去骨，取其背脊肌肉部位，均漿，盛在表面皿上，放入烘箱中加熱干燥，升溫至60℃后保持恒溫48h，待樣品完全干燥后取出，粉碎，加酸處理后，直接用自動(dòng)測(cè)汞儀進(jìn)行測(cè)定［10］。

3 結(jié)果與分析

3.1 花溪河不同介質(zhì)中汞含量分布情況

圖1 采樣點(diǎn)示意圖

根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)（圖2）結(jié)合國(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838－2002）基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值可知：花溪水庫(kù)中水體的汞含量未測(cè)出，花溪河平橋水體中的汞含量為0.037μg/L，達(dá)到Ⅰ類水標(biāo)準(zhǔn)，符合國(guó)家飲用水的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；牛角島水體中的汞含量是0.486μg/L，在Ⅲ類—Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)之間，汞含量超標(biāo)，可能是由于該地段處于城鎮(zhèn)居民生活區(qū)，生活污水的大量排放和煤的燃燒而造成汞污染；水體經(jīng)過生態(tài)濕地后的董家堰段、中曹司段汞含量分別為0.065μg/L和0.046μg/L，在Ⅱ類—Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)之間，汞含量明顯比上游牛角島的水的汞含量低，可能是由于水體的自凈作用和生物的富集作用產(chǎn)生的效果。

圖2 花溪河各采樣點(diǎn)水體總汞含量分布情況

在對(duì)花溪河水體中其他介質(zhì)汞含量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)（圖3）：底泥、苦草、鯽魚介質(zhì)中汞含量趨勢(shì)與水體中汞含量較為符合。在花溪水庫(kù)、平橋段水、淤泥、鯽魚以及苦草中總汞的含量極低，在牛角島段，水、淤泥、鯽魚以及苦草的汞含量都呈現(xiàn)最大值，表明汞污染比花溪河其他段嚴(yán)重。底泥中汞含量：花溪水庫(kù)和平橋的底泥中汞含量都比較低，低于國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值的一級(jí)范圍；而牛角島、董家堰和中曹司段的淤泥中汞含量處在土壤環(huán)境質(zhì)量的一級(jí)至二級(jí)之間。水生植物苦草的汞含量較低，平均值為0.011μg/g。牛角島至中曹司河段鯽魚的總汞含量較高，說(shuō)明汞在鯽魚體內(nèi)出現(xiàn)富集，但低于國(guó)家鮮、凍動(dòng)物性水產(chǎn)品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB2733－2006）的0.5μg/g，處于可食用范圍。

圖3 花溪河各采樣點(diǎn)不同介質(zhì)總汞含量分布情況

3.2 汞在水生生態(tài)系統(tǒng)中的富集情況

汞在自然環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)遷移和富集現(xiàn)象。汞在土壤—植物—?jiǎng)游镏g的遷移構(gòu)成了汞生物地球化學(xué)過程的重要組成部分［11］。汞在不同環(huán)境要素中的傳遞與累積，通常采用“富集系數(shù)”來(lái)表示。我們對(duì)花溪河生態(tài)系統(tǒng)中的汞富集情況進(jìn)行了進(jìn)一步的分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)（表1），花溪水庫(kù)水體中未能檢測(cè)出總汞含量，富集系數(shù)無(wú)法計(jì)算。但是汞仍在底泥和生物體中出現(xiàn)富集，富集量較低。這與前人研究結(jié)果一致：即使在沒有汞污染的情況下，汞在生物體內(nèi)仍然出現(xiàn)富集［12］。底泥是由有機(jī)腐生質(zhì)、微生物群等構(gòu)成，對(duì)汞具有較好的富集作用。我們的結(jié)果發(fā)現(xiàn)底泥的富集作用要大于苦草。

表1 花溪河中重金屬汞富集情況

鯽魚對(duì)于汞的富集系數(shù)最高，前人研究認(rèn)為：水生動(dòng)物對(duì)于水中汞的濃縮系數(shù)很高，而且一般隨著動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)級(jí)位置的升高，濃縮系數(shù)也隨著升高［13］。水生植物苦草對(duì)水體中的汞也具有較強(qiáng)的富集作用。汞通過食物鏈，在水生生態(tài)系統(tǒng)中進(jìn)行富集，也說(shuō)明汞的污染對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)的影響將是廣泛的［14］。

4 結(jié)論與討論

從汞污染的源頭來(lái)分析，貴州屬于煤炭型污染嚴(yán)重的地區(qū)之一，汞在煤炭中是屬于微量元素，在燃燒的過程中會(huì)產(chǎn)生遷移轉(zhuǎn)化，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染［15］。煤炭是貴陽(yáng)的主要能源，在燃燒過程中大部分以煙塵等形式進(jìn)入大氣，隨后隨液相、固相沉降地面，進(jìn)入水體和土壤等對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染［16］?；屎娃r(nóng)藥的大量使用，也大大增加了汞污染的程度。我們的研究結(jié)果顯示：

（1）水樣、底泥、水生植物、水生動(dòng)物中的汞含量明顯有差異。其中底泥（平均值為0.141μg/g）＞鯽魚（平均值為0.109μg/g）＞苦草（平均值為0.011μg/g）。進(jìn)入水體后的汞不易被降解，隨著時(shí)間的累積，被無(wú)機(jī)和有機(jī)物質(zhì)吸附的粒子態(tài)汞會(huì)逐漸凝聚為大的顆粒沉降到水底，進(jìn)入沉積物，使沉積物中汞的濃度偏高［17］。采集的鯽魚大小和體形相同，所以不考慮體重與肌肉中汞含量的相關(guān)性。鯽魚是一種雜食性的魚類，在該河流水生生態(tài)系統(tǒng)中處于食物鏈的末端。食物來(lái)源豐富，具有較快的生長(zhǎng)速度。研究表明：汞通過活化、厭氧微生物甲基化、食物鏈的吸收傳遞和逐級(jí)放大，最后在高營(yíng)養(yǎng)層次魚類和捕食動(dòng)物體內(nèi)富集，即使是在環(huán)境極低劑量的汞暴露條件下，魚類等高營(yíng)養(yǎng)層次生物體內(nèi)仍可能出現(xiàn)很高的汞污染。

（2）同一河流的不同地段的汞含量存在差異。水體的汞分布情況是經(jīng)過牛角島后，汞含量增加，這可能是由于居民區(qū)污水的排放和煤的燃燒引起的。在牛角島采樣過程中發(fā)現(xiàn)周圍附近有污水排水口和垃圾傾倒的現(xiàn)象，這也可能是造成汞污染的主要原因。

濕地是一種獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)，它地處水陸交錯(cuò)帶，具有降解污染物等功能。我們的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過牛角島至董家堰地段的濕地后，水體中汞含量顯著降低，濕地系統(tǒng)能吸收大氣沉降和地表徑流的汞，成為汞的“匯”［18］。同時(shí)水體的自凈作用和生物的富集作用也會(huì)引起水體中汞濃度的下降［19］。底泥、苦草和鯽魚體內(nèi)的汞含量在經(jīng)過濕地后也出現(xiàn)下降趨勢(shì)。濕地系統(tǒng)既能治理汞污染的“匯”，同時(shí)也可能成為汞污染的“源”。需要及時(shí)進(jìn)行監(jiān)控和治理，防止水體二次污染。

總之，從本研究結(jié)果情況來(lái)看花溪河在花溪景區(qū)段中的花溪水庫(kù)至花溪平橋段水質(zhì)達(dá)到I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。居民區(qū)附近的牛角島采樣點(diǎn)還是出現(xiàn)汞污染情況，需對(duì)污染源進(jìn)行嚴(yán)格地控制和監(jiān)控，對(duì)污水排放和生活垃圾的丟棄引起的污染需引起高度重視，防止對(duì)下游河段造成污染。

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